ALEXANDRE VARGAS ANÁLISE EXPERIMENTAL DE LAJES PRÉ-FABRICADAS UTILIZANDO EMBALAGENS RECICLÁVEIS COMO ELEMENTOS DE ENCHIMENTO

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1 ALEXANDRE VARGAS ANÁLISE EXPERIMENTAL DE LAJES PRÉ-FABRICADAS UTILIZANDO EMBALAGENS RECICLÁVEIS COMO ELEMENTOS DE ENCHIMENTO Dissertação de Mestrado DM apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. Orientador: Profº. Dr. Fernando Pelisser Co-Orientador: Profº. Dr. Marcio Roberto da Rocha CRICIÚMA 2013

2 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação V297a Vargas, Alexandre. Análise experimental de lajes pré-fabricadas utilizando embalagens recicláveis como elementos de enchimento / Alexandre Vargas; orientador: Fernando Pelisser, co-orientador: Márcio Roberto da Rocha. Criciúma,SC, Ed. do Autor, p : il. ; 21 cm. Dissertação (Mestrado) - Universidade do Extremo Sul Catarinense, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Criciúma, Lajes de concreto. 2. Lajes pré-moldadas. 3. Reaproveitamento (sobras, refugos, etc.). I. Título. CDD. 22ª ed Bibliotecária Rosângela Westrupp CRB 14º/364 Biblioteca Central Prof. Eurico Back - UNESC

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5 AGRADECIMENTOS Agradeço a todos que, direta ou indiretamente contribuíram para a realização dessa pesquisa. Meus agradecimentos especiais ao professor Dr. Fernando Pelisser, meu orientador, pela dedicação e empenho na condução da pesquisa. Ao professor Msc. Bruno do Valle Silva, pela inestimável contribuição nos ensaios e discussões. Ao Eng. Civil Marcelo Dal Pont Silvério por ter aceitado o desafio do pioneirismo no desenvolvimento dessa linha de pesquisa na UNESC quando acadêmico. Aos acadêmicos, Mateus de Assunção Hoffmann e Filipe Machado Vargas, pela participação direta na construção dos protótipos e ensaios de laboratório. Ao acadêmico Bruno da Silva Costa, pelo esmero nos desenhos e auxílio na pesquisa. Ao professor Msc. Luciano Antunes, pelo companheirismo e disposição permanente em contribuir. A UNESC Universidade do Extremo Sul Catarinense pelo apoio. E a todos os professores e colegas do Programa de Pós Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais (PPGCEM) pelo convívio, amizade construída e troca de conhecimento ao logo do curso.

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7 RESUMO Lajes pré-moldadas comuns unidirecionais são elementos estruturais compostos por vigotas de concreto pré-fabricadas, intercaladas com elementos de enchimento e complementadas por uma capa de concreto moldada in loco. Os esforços de flexão são absorvidos exclusivamente pelas vigotas, podendo, portanto o material de enchimento ser de qualquer natureza desde que atenda aos esforços gerados na montagem e na concretagem da capa de compressão. Dentro desse contexto, embalagens já utilizadas e descartadas pode ser uma alternativa. Nesse trabalho foram avaliadas experimentalmente quatro tipologias de lajes utilizando diferentes materiais descartados como enchimento: tavela cerâmica como referência, garrafas de PET, embalagens cartonadas e latas de alumínio. Foram confeccionados doze protótipos, com quatro vigotas cada com comprimento total de três metros. As larguras foram definidas pelas dimensões dos elementos de enchimento. Todas as amostras foram submetidas a ensaio de flexão em quatro pontos, utilizando LVDT (Linear Variable Differential Transforme), straingages e sistema de aquisição de dados QuantumX (marca HBM) com interface com o software CatmanEasy.. Foram medidas as deformações específicas nas faces superior e inferior das vigotas; as cargas relacionadas aos deslocamentos L/250 (Norma NBR 6118:2007); L/500 (Norma europeia BS EN /08) e na ruptura, além da realização de um estudo da viabilidade econômica para a utilização dos materiais alternativos. Os resultados indicaram que a fabricação de lajes pré-fabricadas com componentes de enchimento usados e descartados podem substituir os blocos cerâmicos convencionais tanto no aspecto técnico como econômico. Uma das vantagens verificadas foi o peso próprio, que mostrou uma redução média de até 20%, em relação às lajes de referência com tavelas cerâmicas. A capacidade de carga na ruptura é superior nas lajes que utilizaram as embalagens recicláveis. O custo ficou discretamente inferior com duas das embalagens utilizadas. Palavras-chave: Laje pré-moldada, reciclagem, resíduo sólido.

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9 ABSTRACT Unidirectional precast slabs are structural elements formed by prefabricated concrete joists interspersed with filler elements and complemented by a layer of concrete casted "in situ". The bending stresses are absorbed solely by the joists and, therefore, the filler can be of any material provided that supports the stresses generated in the assembly and concreting of the compression layer. Within this context, used and discarded packaging can be an alternative for slab fillers. In this work, four typologies of slabs using discarded materials as filler and a reference were experimentally evaluated: ceramic tiles as reference, PET bottles, cardboard boxes and aluminum cans. Twelve prototypes were fabricated with four beams each with a total length of three meters. The widths were defined by the dimensions of the filling elements. All samples were subjected to bending test at four points using LVDT (Linear Variable Differential Transform), straingages and data acquisition system (QuantumX, HBM) with software interface (CatmanEasy). The specific deformations were measured in upper and lower faces of the joists. The loads were related to strains at L/250 (Brazilian standard NBR 6118:2007), L/500 (European standard BS EN /08) and at break. Also, a study of the economic feasibility for the use of the alternative materials was performed. The results showed that the production of prefabricated slabs using discarded filling elements can replace the conventional ceramic blocks regarding technical and economical aspects. The slabs using discarded elements showed 20% weight reduction regarding the reference slabs using ceramic tiles. Also, the breaking load for slabs using discarded elements was higher. Finally, the cost was slightly lower for slabs made with two of the packagings. Keywords: precast slab, recycling, solid residues.

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11 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - (a), (b), (c), (d), (e), (f) Vista de diferentes tipologias de laje, moldadas in loco e pré-fabricadas Figura 2 - Laje com vigotas pré-fabricadas de concreto armado e detalhe da seção transversal Figura 3 - Vigotas pré-fabricadas de concreto armado Figura 4 - Materiais de enchimento usuais em lajes pré-fabricadas unidirecionais (EPS (a) e tavela cerâmica (b)) Figura 5 - Concretagem da capa de compressão de uma laje pré-moldada unidirecional Figura 6 - Vista da armadura de combate à flexão da vigota Figura 7 - Montagem da armadura de distribuição sobre a laje Figura 8 Depósito de resíduos sólidos Figura 9 - Embalagem cartonada e suas diferentes camadas Figura 10 - Fases inicial e final do processamento em fábricas de papel utilizando o equipamento hidrapulper Figura 11 - Produtos produzidos a partir da reciclagem de embalagens cartonadas Figura 12 - Embalagens produzidas com PET Figura 13 - Embalagens de alumínio para bebidas Figura 14 - Custo por metro quadrado de lajes nervuradas Figura 15 - Geometria da tavela cerâmica utilizada Figura 16 - Geometria da embalagem cartonada Figura 17 - (a) e (b) - Sequência de montagem das latas de alumínio para aplicação como elementos de enchimento nos protótipos de lajes Figura 18 - (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) e (h) - Sequência de montagem das garrafas de PET para aplicação como elementos de enchimento nos protótipos de lajes Figura 19 - Vigota pré-moldada de concreto armado Figura 20 - Armazenamento dos 3 tipos de embalagens empregadas Figura 21 - Montagem dos protótipos: tavela cerâmica (a), embalagens cartonadas (b), latas de alumínio (c), embalagens de PET (d) Figura 22 - (a), (b), (c), (d), (e) e (f) Concretagem e cura da capa de compressão dos protótipos das lajes utilizando concreto usinado Figura 23 - Vista inferior dos protótipos finalizados: tavela cerâmica (a), embalagem cartonada (b), lata (c) e garrafas de PET (d) Figura 24 - (a) Empilhadeira utilizada para posicionar os protótipos sobre a balança e (b) pesagem dos protótipos de lajes Figura 25 - Posicionamento dos sensores na laje de ensaio

12 Figura 26 - Esquema do ensaio de flexão em 4 pontos realizado nos protótipos de lajes, mostrando a vista lateral e um corte esquemático.. 52 Figura 27 - Densidade dos protótipos de lajes Figura 28 Média dos deslocamentos dos protótipos das lajes Figura 29 - Carga de ruptura média para cada tipo de protótipo de laje Figura 30 - Esquema de distribuição de carregamento Figura 31 - Deformação medida com straingaige na capa de compressão (C) e na vigota do centro submetida à tração (T) durante o ensaio de flexão

13 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Espessura mínima da capa de compressão Tabela 2 - Propriedades mecânicas do concreto utilizado na capa de compressão Tabela 3 - Resultados da caracterização dos protótipos de lajes Tabela 4 - Resumo dos resultados dos deslocamentos em função do carregamento e as cargas de ruptura Tabela 5 - Análise estatística ANOVA considerando o tipo de laje Tabela 6 - Teste de Duncan considerando o tipo de laje Tabela 7 - Resultados do ensaio de flexão nas vigotas internas Tabela 8 - Resumo dos quantitativos e valores gastos na confecção dos protótipos... 63

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15 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente I-Parque Parque Científico e Tecnológico da UNESC LEE Laboratório Experimental de Estruturas da UNESC UNESC Universidade do Extremo Sul Catarinense

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17 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS REVISÃO BIBLIOGRÁFICA LAJES Lajes de vigotas convencionais pré-fabricadas unidirecionais Vigotas pré-fabricadas Elementos de enchimento Capa de compressão Armadura longitudinal Armadura de distribuição RESÍDUOS SÓLIDOS Plano nacional de resíduos sólidos Embalagens cartonadas Embalagens de politereftalato de etileno (PET) Latas de alumínio LAJES PRÉ-FABRICADAS DE CONCRETO PRODUZIDAS COM MATERIAIS RECICLADOS PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL MATERIAIS Tavelas cerâmicas Embalagens cartonadas Latas de alumínio Garrafas de PET Vigotas pré-moldadas Concreto fresco Armadura de distribuição MÉTODOS Fabricação dos protótipos Determinação da Densidade Ensaio de flexão em 4 pontos RESULTADOS E DISCUSSÕES DENSIDADE RESULTADOS DE RESISTÊNCIA À FLEXÃO ANÁLISE ECONÔMICA CONCLUSÃO... 65

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19 19 1 INTRODUÇÃO A coleta seletiva de resíduos sólidos, classificados pela Norma Brasileira NBR 10004/04 como classe II B - Inertes, ainda apresenta números pouco expressivos na região sul de Santa Catarina. Segundo dados da Fundação do Meio Ambiente de Criciúma FAMCRI (2012), cerca de 30% das habitações praticam a separação e/ou são atendidas pela municipalidade para fomentar essa ação. Além da visível falta de conscientização ambiental, esse fato transforma o destino final desse material num dos grandes problemas da vida moderna. É comum, infelizmente, observar embalagens deixadas em vias públicas ou terrenos baldios sem qualquer zelo. A prática inadequada, de descarte sem critério, tem contribuído para o aumento das inundações, em função da obstrução das vias de escoamento das águas. Diversas pesquisas sobre o aproveitamento de resíduos sólidos como material alternativo para construção civil têm sido desenvolvidas. Kitsutaka e Uchida (2010) apresentam um estudo sobre o concreto leve multifuncional, utilizando resíduos de garrafas de PET; Rebeizet al.(1997) também estudaram o concreto utilizando resina de poliéster proveniente do processamento de garrafas de PET. A empresa de prémoldados SALEMA Lajes pré-fabricadas, publicou um estudo da chamada laje ecológica, onde apresenta uma proposta de utilização de garrafas de PET embaladas, associadas ou não a outros materiais como o EPS ou blocos cerâmicos, como material de enchimento de lajes treliçadas unidirecionais. Silvério (2009) iniciou uma pesquisa, não instrumentada, sobre a utilização de diferentes embalagens em substituição a tavelas cerâmicas comumente adotadas. No entanto, a utilização de diferentes tipos de embalagens, destinadas à reciclagem, como material de enchimento em lajes pré-fabricadas, ainda é um tema pouco explorado, principalmente na literatura internacional. Na região sul de Santa Catarina, é prática corrente a utilização de lajes pré-fabricadas convencionais de concreto armado que adotam tavela cerâmica como material de enchimento. Esse material de enchimento é produzido a partir de argila, que é um recurso não renovável e que tem trazido sérios problemas ambientais para a região. Nas lajes pré-moldadas convencionais unidirecionais, atuam como elemento resistente aos esforços de flexão apenas as vigotas de concreto armado podendo, portanto, o material de enchimento ser de qualquer natureza, desde que atenda aos esforços oriundos da concretagem da capa de compressão (camada de concreto fresco aplicada na parte superior da laje). Com base nessa premissa, as

20 20 embalagens descartadas sem destinação adequada podem ser utilizadas para substituir as tavelas cerâmicas, de forma simples e eficiente. Lajes pré-fabricadas utilizando elementos de enchimento leves no lugar dos componentes cerâmicos (tavelas) podem ser utilizadas, desde que comprovada a resistência mecânica compatível com as lajes convencionais, como lajes de cobertura e piso, no teto e contrapiso respectivamente, em habitações de baixo custo e de interesse social; contribuindo, assim, para melhoria da eficiência do sistema construtivo. Complementarmente, diante da possibilidade de reutilização das embalagens nas proximidades do local onde são descartadas, comunidades podem se organizar na coleta e armazenamento, objetivando a produção de lajes pré-fabricadas para comercialização, obtendo economia, geração de riquezas, além de contribuir para a destinação sustentável de resíduos. Este trabalho se propõe a avaliar experimentalmente a substituição das tavelas cerâmicas, utilizadas em lajes pré-moldadas comuns unidirecionais, por embalagens cartonadas, latas de alumínio e garrafas de PET. Além da análise da viabilidade técnica, será realizada uma análise econômica considerando os materiais constituintes.

21 21 2 OBJETIVOS Avaliar experimentalmente a viabilidade técnica e econômica da substituição de componentes cerâmicos por embalagens cartonadas, garrafas de PET e latas de alumínio descartadas, na produção de lajes pré-moldadas convencionais unidirecionais de concreto. Os objetivos específicos desta pesquisa são: Selecionar embalagens disponíveis na região de Criciúma/SC e desenvolver técnicas de manufatura que permitam a sua aplicação como material de enchimento em lajes pré-moldadas; Avaliar o comportamento mecânico das diferentes tipologias de lajes, através do ensaio instrumentado de flexão em quatro pontos,considerando os materiais de enchimento empregados, avaliando dimensões, peso próprio, densidade e custo; Analisar o consumo de materiais para cada tipologia, sua densidade e a viabilidade econômica para produção; Verificar a possibilidade de utilização de embalagens reutilizáveis de PET, cartonadas (tetra pak) e latas de alumínio para fabricação de lajes de concreto; Incentivar e contribuir para viabilizar a gestão regionalizada dos resíduos sólidos; Contribuir para o desenvolvimento sustentável da indústria da construção civil, através da redução do consumo de materiais não renováveis, reutilização de materiais descartáveis e através do desenvolvimento de novos componentes de baixo custo para habitações de interesse social.

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23 23 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 LAJES As lajes são elementos bidimensionais planos, cuja espessura h é bem inferior às outras duas dimensões (lx, ly) e que são solicitadas, predominantemente, por cargas perpendiculares ao seu plano. São os elementos estruturais que têm a função básica de receber as cargas de utilização das edificações, aplicadas nos pisos, e transmiti-las às vigas ou pilares sendo a edificação destinada a qualquer uso, ou seja, a laje deverá resistir tanto aos pequenos esforços (pessoas em uma sala) como grandes esforços (fábricas com máquinas pesadas). Além dessas funções, as lajes também servem para distribuir as cargas horizontais entre os elementos estruturais de contraventamento, além de funcionarem como mesa de compressão nas vigas T (ARAUJO, 2003). Quanto ao método de execução as lajes podem ser classificadas em: moldadas in loco e pré-fabricadas. As primeiras são aquelas totalmente moldadas na posição em que o elemento foi projetado. As pré-fabricadas, por outro lado, são aquelas que são constituídas por partes ou na totalidade de elementos moldados fora da posição e para lá são transportados e montados. Diversos são os tipos de laje conhecidas. Dentre essas podem ser citadas: lajes maciças de concreto armado convencional, lajes lisas e cogumelos(que se apoiam diretamente em pilares, com ou sem capitéis), lajes mistas, lajes nervuradas, lajes de fundação (radiers), lajes de vigotas pré-fabricadas(convencionais ou treliçadas), dentre outras. A Figura 1 apresenta alguns tipos usuais de lajes. Na sequência: (a) laje nervurada com forma recuperável, (b) laje nervurada com blocos cerâmicos como material de enchimento, (c) laje nervurada com EPS como material de enchimento, (d) laje maciça, (e) laje pré-fabricada com tavela cerâmica como material de enchimento e (f) laje pré-fabricada com EPS como material de enchimento.

24 24 Figura 1 - (a), (b), (c), (d), (e), (f) Vista de diferentes tipologias de laje, moldadas in loco e pré-fabricadas. (a) (b) (c) (d) (e) (f) Fonte: Dados do pesquisador Lajes de vigotas convencionais pré-fabricadas unidirecionais A NBR Parte 1 de maio de 2002, define laje pré-fabricada unidirecional como: Laje de seção final maciça ou nervurada, constituída por nervuras principais longitudinais, dispostas em uma única direção.

25 25 Essas lajes são formadas por elementos pré-moldados chamados de vigotas intercaladas normalmente por componentes cerâmicos (denominados de lajotas) e por uma capa de concreto moldada no local (CARVALHO et al., 2001). As lajes pré-moldadas devem, em princípio, vencer o menor dos dois vãos do espaço. [...] o dimensionamento deve sempre partir da seguinte premissa: elas têm de ficar bi-apoiadas. (BOTELHO et al., 2004). Na Figura 2 pode ser observado o esquema de uma laje préfabricada com vigotas convencionais. É apresentada uma vista da montagem do elemento estrutural e uma seção transversal com seus componentes. Figura 2 - Laje com vigotas pré-fabricadas de concreto armado e detalhe da seção transversal. Fonte: Carvalho et al. (2005). Os itens a seguir ( a ), foram construídos a partir das prescrições normativas da NBR Parte 1 de 2002 e abordam os elementos constituintes das lajes pré-fabricadas de vigotas unidirecionais. São descritas as definições e os requisitos gerais estabelecidos Vigotas pré-fabricadas São constituídas por concreto estrutural, executadas industrialmente fora do local de utilização definitivo da estrutura, ou mesmo em canteiros de obra sob rigorosas condições de controle de qualidade (Figura 3). Englobam total ou parcialmente a armadura inferior de tração, integrando parcialmente a seção de concreto da nervura longitudinal. Podem ser dos tipos:

26 26 a) de concreto armado (VC): com seção de concreto usualmente formando um "T" invertido, com armadura passiva totalmente englobada pelo concreto da vigota; utilizadas para compor as lajes de concreto armado (LC); b) de concreto protendido (VP): com seção de concreto usualmente formando um "T" invertido, com armadura ativa pré-tensionada totalmente englobada pelo concreto da vigota; utilizadas para compor as lajes de concreto protendido (LP); c) treliçadas (VT): com seção de concreto formando uma placa, com armadura treliçada (conforme NBR 14862), parcialmente englobada pelo concreto da vigota. Quando necessário, deverá ser complementada com armadura passiva inferior de combate à flexão. As vigotas devem ter uma largura mínima tal que permita, quando montadas em conjunto com os elementos de enchimento, a execução das nervuras de concreto complementar com largura mínima equivalente de 4,0 cm atendendo o disposto na NBR Figura 3 - Vigotas pré-fabricadas de concreto armado Fonte: Dados do pesquisador Elementos de enchimento São componentes pré-fabricados com materiais inertes diversos, maciços ou vazados, intercalados entre as vigotas, em geral com a função de reduzir o volume de concreto, o peso próprio da laje e servir como fôrma para o concreto complementar. São desconsiderados como colaboradores nos cálculos de resistência e rigidez da laje. Devem ainda ter resistência suficiente para suportar esforços de trabalho durante a montagem e concretagem da laje. Dentre os materiais de enchimentos

27 27 mais utilizados podemos citar: blocos cerâmicos, EPS, concreto, concreto celular dentre outros. A Figura 4 ilustra dois desses elementos de enchimento: EPS e bloco cerâmico (tavela). A face inferior deve ser plana e as laterais devem apresentar abas de encaixe para apoio nas vigotas, bem como estar isentas de partes quebradas e trincas que comprometam o seu desempenho ou que permitam a fuga do concreto complementar (capa e nervuras). Figura 4 - Materiais de enchimento usuais em lajes pré-fabricadas unidirecionais (EPS (a) e tavela cerâmica (b)). (a) (b) Fonte: Dados do pesquisador Capa de compressão Capa de compressão é a camada de concreto moldada no local, sobre as vigotas e o material de enchimento (Figura 5). Deve ser considerada como parte resistente se sua espessura for no mínimo igual a 3,0 cm. No caso da existência de tubulações, a espessura mínima da capa de compressão acima destas deve ser de no mínimo 2,0 cm, complementada quando necessário, com armadura adequada à perda da seção resistente atendendo ao prescrito na NBR 9062, quanto aos cuidados com a execução. A NBR : 2002 determina as espessuras mínimas da capa resistente para as alturas totais das lajes. Esses valores são apresentados na Tabela 1. Qualquer altura total de lajes pré-fabricadas pode ser utilizada, mediante acordo prévio e expresso entre fornecedor e comprador, desde que atendidas todas as demais disposições desta parte da NBR

28 28 Figura 5 - Concretagem da capa de compressão de uma laje pré-moldada unidirecional. Fonte: Dados do pesquisador. Tabela 1 - Espessura mínima da capa de compressão Altura total da laje (cm) Espessura mínima da capa de compressão (cm) 10 3,0 11 3,0 12 4,0 13 4,0 14 4,0 15 4,0 16 4,0 Fonte: NBR : Armadura longitudinal A armadura longitudinal deve ser dimensionada para os esforços solicitantes e distribuída uniformemente pelas vigotas, sendo que pelo menos 50% da seção da armadura deve ser prolongada até os apoios, obedecendo ao disposto na NBR 6118:2007, conforme ilustrado na Figura 6.

29 29 Figura 6 - Vista da armadura de combate à flexão da vigota. Fonte: Dados do pesquisador Armadura de distribuição Sobre a laje, na capa de compressão, deverá ser disposta uma armadura de distribuiçãocom seção de no mínimo 0,9 cm 2 /m para aços CA 25 e de 0,6 cm 2 /m para os aços CA 50 e CA 60, contendo pelo menos três barras por metro (Figura 7). Figura 7 - Montagem da armadura de distribuição sobre a laje. Fonte: Dados do pesquisador. 3.2 RESÍDUOS SÓLIDOS Resíduos sólidos são resíduos nos estados sólidos e semi-sólidos que resultam de atividades da comunidade de origem: industrial, doméstica, de serviços de saúde, comercial, agrícola, e de serviços de varrição (Figura 8). Consideram-se também resíduos sólidos os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como

30 30 determinados líquidos, cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos d água, ou exijam para isso soluções técnicas e economicamente inviáveis em face à melhor tecnologia disponível.(nbr /2004). Figura 8 Depósito de resíduos sólidos. Fonte:http://www.novoeste.com/index.php?page=regionais&op=readNews&id= 1223&title=Gestao-de-residuos-solidos-um-desafio-para-os-novos-prefeitos visitada em 12/12/2012. Os resíduos sólidos são classificados em: a) resíduos classe I - Perigosos; b) resíduos classe II Não-perigosos; resíduos classe II A Não-inertes; resíduos classe II B Inertes. Os resíduos classe I são aqueles que apresentam a característica de periculosidade que, em função de suas propriedades físicas, químicas ou infectocontagiosas, podem apresentar riscos à saúde pública e ao meio ambiente. São classificados segundo: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade quando a amostra ou extrato lixiviado, obtidos segundo os procedimentos descritos nas normas NBR (ABNT, 2004b) e NBR

31 (ABNT, 2004d) apresentarem as propriedades equivalentes às descritas na norma NBR (ABNT, 2004a). Os resíduos classe II A são aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos classe I ou classe II B, nos termos da NBR (ABNT, 2004a). Podem ter propriedades, tais como biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água. Os resíduos classe II B são quaisquer resíduos que, quando amostrados de uma forma representativa, segundo a NBR (ABNT, 2004d), e submetidos a um contato dinâmico e estático com água destilada e deionizada, à temperatura ambiente conforme a NBR (ABNT, 2004c), não apresentarem nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor. Schalch (1992) classifica os resíduos sólidos pela fonte de geração. Assim tem-se: Resíduos urbanos: considerado o lixo produzido nas residências; do comércio, proveniente de estabelecimentos como escritórios, lojas e hotéis; os de varrição e de serviços, como feiras livres, capinação e poda. Resíduos industriais (tóxicos e perigosos): são aqueles gerados pelas indústrias de processamento. Resíduos de serviços de saúde: São definidos pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária por meio da RDC306/2004, e pela Resolução CONAMA 358/2005 como aqueles resíduos gerados em qualquer serviço prestador de assistências médicas, sanitárias ou estabelecimentos congêneres, provenientes de farmácias, hospitais, unidades ambulatoriais de saúde, clínicas médicas e veterinárias, consultórios médicos e odontológicos, laboratórios de análises clínicas e patologias, instituições de ensino e pesquisa médica, bancos de sangue, necrotérios, funerárias, centro de controle de zoonoses e outros similares. Resíduos da construção civil: São definidos pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente, por meio da resolução CONAMA 307/2002, como aqueles provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, tintas, madeiras e compensados, pavimento asfáltico, etc. São chamados comumente de entulhos de obras. Resíduos agrícolas: Correspondem aos resíduos das atividades agrícolas e pecuárias, como embalagens de adubos e defensivos 31

32 32 agrícolas, ração, restos de colheita e esterco animal. A maior preocupação no momento está voltada para as embalagens de agroquímicos, os quais são alvos de Normas e Legislação específica, como NBR13968/97, NBR14719/01 e NBR14935/03. Resíduos radioativos (lixo atômico): são os resíduos provenientes do aproveitamento dos combustíveis nucleares. Seu gerenciamento é de competência exclusiva da Comissão Nacional de Energia Nuclear CNEN Plano nacional de resíduos sólidos Em setembro de 2011, o governo federal disponibilizou uma versão preliminar para consulta pública do Plano Nacional de Resíduos Sólidos que contemplará os diversos tipos de resíduos gerados, alternativas de gestão e gerenciamento passíveis de implementação, bem como metas para diferentes cenários, programas, projetos e ações correspondentes. Na introdução do documento, é apresentado o conteúdo mínimo a ser contemplado pelo plano: O Plano Nacional de Resíduos Sólidos, conforme previsto na Lei /2010 tem vigência por prazo indeterminado e horizonte de 20 (vinte) anos, com atualização a cada 04 (quatro) anos e contemplará o conteúdo mínimo conforme segue: I - diagnóstico da situação atual dos resíduos sólidos; II - proposição de cenários, incluindo tendências internacionais e macroeconômicas; III - metas de redução, reutilização, reciclagem, entre outras, com vistas a reduzir a quantidade de resíduos e rejeitos encaminhados para disposição final ambientalmente adequada; IV - metas para o aproveitamento energético dos gases gerados nas unidades de disposição final de resíduos sólidos; V - metas para a eliminação e recuperação de lixões, associadas à inclusão social e à emancipação econômica de catadores de materiais reutilizáveis e recicláveis; VI - programas, projetos e ações para o atendimento das metas previstas; VII - normas e condicionantes técnicas para o acesso a recursos da União, para a obtenção de seu aval ou para o acesso a recursos administrados, direta ou indiretamente, por entidade federal, quando destinados à ações e programas de interesse dos resíduos sólidos; VIII - medidas para incentivar e viabilizar a gestão regionalizada dos resíduos sólidos; IX - diretrizes para o planejamento e demais atividades de gestão de resíduos sólidos das regiões integradas de desenvolvimento instituídas por lei complementar, bem como para as áreas de especial interesse turístico; X - normas e

33 33 diretrizes para a disposição final de rejeitos e, quando couber, de resíduos; XI - meios a serem utilizados para o controle e a fiscalização, no âmbito nacional, de sua implementação e operacionalização, assegurado o controle social. Com vistas ao atendimento dessas diretrizes, no âmbito regional, a Universidade do Extremo Sul Catarinense (UNESC), através do IParque, assinou convênio no mês de dezembro de 2012, com seis municípios da região sul de Santa Catarina para desenvolver o Plano de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos para o Cirsures (Consórcio Intermunicipal de Resíduos da Região Sul), formado pelos municípios de Cocal do Sul, Lauro Müller, Morro da Fumaça, Orleans, Treviso e Urussanga. O Plano, de duração de oito meses, consiste em reduzir o volume de resíduos sólidos (lixo) dos municípios. Os seis municípios juntos possuem mais de 90 mil habitantes, sendo que as disposições finais dos resíduos sólidos chegam a toneladas ao mês. O trabalho será o de reduzir os resíduos e encaminhá-los para coleta seletiva. Segundo Web-Resol (2000b) os Planos de Gerenciamento de Resíduos Sólidos deverão contemplar no mínimo: a origem, a caracterização e a quantidade de resíduos gerados; os procedimentos a serem adotados na segregação, coleta classificação, acondicionamento, armazenamento, transporte, reutilização, reciclagem, tratamento e disposição final, conforme a classificação dos resíduos, indicando-se os locais e condições onde essas atividades serão implementadas. Ainda deverão estar indicadas: as ações preventivas e corretivas pelo manuseio incorreto ou acidentes; responsável técnico pela elaboração e execução do plano; projeto básico acompanhado de planilha orçamentária; áreas adequadas para o tratamento e a disposição final de resíduos sólidos. Os resíduos que até algum tempo eram considerados sem valor ou nocivos, hoje, além de um problema social do descarte inadequado, passam a ter seu potencial valorizado o que impulsiona a sociedade na direção do reaproveitamento quer no reuso ou reciclagem em cada vez mais quantidade e, de consumo cada vez em menor quantidade Embalagens cartonadas As embalagens cartonadas são compostas de 3 materiais diferentes em 6 camadas compactadas (Figura 9). A tecnologia dessa embalagem permite que o mantimento não oxide e nem receba luz externa.

34 34 A embalagem cartonada longa vida foi lançada no Brasil em 1957 pela Tetra Pak, quando se instalou comercialmente, com a função de envasar alimentos líquidos (leites e sucos), semilíquidos (molhos de tomate) e viscosos (maionese), embora seu primeiro produto tenha sido inventado pelo Dr. Ruben Rausing, que idealizou a embalagem em formato de tetraedro (quatro faces, triangular, com base horizontal). Seu material é um laminado que consiste em papel (75%), polietileno (20%) e alumínio (5%), sendo que cada um dos componentes possui uma função. O papel dá suporte mecânico à embalagem e recebe a impressão; o polietileno protege a embalagem da umidade e impede o contato do alumínio com os alimentos, além de servir como elemento de adesão para todos os materiais componentes da embalagem; e o alumínio cria uma barreira contra a luz, o oxigênio além de microorganismos e bactérias (Cempre, 1997b). Figura 9 - Embalagem cartonada e suas diferentes camadas. Fonte:http://www.tetrapak.com.br/tetravc/images/ciclo_emb_imgmat.jpg visitada em 12/12/2012. Esse tipo de embalagem tem a capacidade de preservar os alimentos durante meses, sem a necessidade de refrigeração e conservantes. Porém, pelas camadas estarem tão compactadas, a separação dos diferentes materiais para reciclagem sempre foi um desafio. Esta

35 35 embalagem representa um resíduo de complexa composição (seis camadas alternadas de papel, alumínio e plástico). A embalagem tipo longa vida, no entanto, seria criada apenas em Foi neste ano que Dr. Ruben Rausing uniu os conceitos de ultrapasteurização e embalagem asséptica, criando a embalagem que protegeria o leite, sem necessidade de conservantes e refrigeração. Tetra Pak, foi fundada no conceito de que uma embalagem deveria guardar mais do que o seu custo Segundo Fernando Luiz Neves, coordenador de uma pesquisa no Brasil para embalagens Tetra Pak, é possível reciclar todos os componentes da embalagem: A reciclagem das embalagens é feita primeiramente em fábricas de papel que utilizam as fibras para fabricação dos diversos tipos de papel (Figura 10). Figura 10 - Fases inicial e final do processamento em fábricas de papel utilizando o equipamento hidrapulper. Fonte: visitada em 12/12/2012 A reciclagem do polietileno e do alumínio, gerados na fábrica de papel, pode ser feita de três maneiras diferentes: a recuperação de energia do alumínio e polietileno através da incineração em caldeiras de biomassa, possibilitando economia de óleo combustível, a recuperação do alumínio em fornos de pirólise ou ainda a fabricação de peças por processos de extrusão ou termo-injeção. (Figura 11).

36 36 Figura 11 - Produtos produzidos a partir da reciclagem de embalagens cartonadas Fonte: visitada em 12/12/ Embalagens de politereftalato de etileno (PET) Politereftalato de etileno, ou PET, é um polímero termoplástico, desenvolvido por dois químicos britânicos Whinfield e Dickson em 1941, formado pela reação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol, originando um polímero, termoplástico. Utiliza-se principalmente na forma de fibras para tecelagem e de embalagens para bebidas. Possui propriedades termoplásticas, isto é, pode ser reprocessado diversas vezes pelo mesmo ou por outro processo de transformação. Quando aquecidos a temperaturas adequadas, esses plásticos amolecem, fundem e podem ser novamente moldados. As garrafas produzidas com este polímero só começaram a ser fabricadas no ano de 1970, após cuidadosa revisão dos aspectos de segurança e meio ambiente. (Figura 12). Figura 12 - Embalagens produzidas com PET Fonte:

37 37 No começo do ano de 1980, os Estados Unidos e o Canadá iniciaram a coleta dessas garrafas, reciclando-as inicialmente para fazer enchimento de almofadas. Com a melhoria da qualidade do PET reciclado, surgiram aplicações importantes, como tecidos, lâminas e garrafas para produtos não alimentícios. Mais tarde na década de 1990, o governo americano autorizou o uso desse material reciclado em embalagens de alimentos. Como referência de consumo: de todo refrigerante produzido no país, 68% é embalado em garrafas PET, sendo que 1 kg de PET equivale: 16 garrafas de 2,5 litros ou 20 garrafas de 2,0 litros ou 24 garrafas de 1,5 litros ou 26 garrafas de 1,0 litro ou 36 garrafas de 600 ml (www.websucata.com.br/plastico/artigos /reciclagem-de-garrafas-pet- 153.html acessado em 20/12/2012). Em 2011, o Brasil deu a destinação correta a 294 mil toneladas de embalagens de PET pós-consumo, o que representa 57,1% das embalagens descartadas pelo consumidor. Os números são do 8º Censo da Reciclagem do PET no Brasil e foram divulgados pela Associação Brasileira da Indústria do PET (ABIPET) no dia 11 de junho (Portal embalaweb, acessado em ) Latas de alumínio As latas de alumínio para bebidas (Figura 13) começaram a ser fabricadas no país em 1989 e substituiriam as embalagens de cerveja, refrigerantes, sucos, entre outras, que eram feitas de vidro, material plástico ou latas de folha de flandres. Figura 13 - Embalagens de alumínio para bebidas Fonte: ABAL Associação Brasileira de Alumínio.

38 38 De acordo com a Associação Brasileira de Fabricantes de Latas de Alta Reciclabilidade (Abralatas), 95% das bebidas vendidas em latas no país, atualmente, utilizam embalagem de alumínio. Como vantagens do uso dessas embalagens para bebidas, pode-se citar: pesam muito menos que as similares de aço, permitem refrigeração mais rápida, ocupam menos espaço nas geladeiras e são mais práticas para armazenamento, uma vez que o fundo de uma se encaixa na tampa da outra. Outro ponto importante é que não podem ser violadas sem deixar marcas, algo possível de ocorrer com outras embalagens de bebidas, como as garrafas de vidro. Para atender à enorme demanda, as empresas do setor de alumínio fornecem o metal preparado para a indústria de embalagens, principalmente na forma de laminados. Uma lata de alumínio pesa aproximadamente 14,5 gramas. 67 latinhas de alumínio correspondem a 1 kg. Cada kg de alumínio reciclado significam 5 mil kg de minério bruto (bauxita) poupados. O Brasil possui uma das três maiores reservas de bauxita do mundo. Para reciclar o alumínio são gastos apenas 5% da energia utilizada na extração. Todo o processo de reciclagem do alumínio no Brasil envolve mais de 2 mil empresas. Atualmente, no Brasil, são consumidas 51 latas de alumínio por habitante por ano, enquanto nos Estados Unidos esse número chega a 375 latas por habitante. 3.3 LAJES PRÉ-FABRICADAS DE CONCRETO PRODUZIDAS COM MATERIAIS RECICLADOS Os recursos naturais são finitos e seu consumo é crescente. Assim, torna-se cada vez mais importante sua utilização de forma racional e a sua reutilização, quando oportuno. Neste contexto, a indústria da construção tem uma necessidade constante pelo desenvolvimento de sistemas construtivos mais eficientes, com utilização racional dos materiais, mais econômicos e sustentáveis. Conhecida como a maior indústria, tem forte impacto no crescimento econômico e no desenvolvimento de uma sociedade e, devido ao seu elevado consumo de matérias primas, consumo de energia e geração de resíduos, deve manter preocupação constante na tentativa de reduzir seus impactos ambientais. Para isso existem duas vias principais: i) a redução do consumo de materiais ou uso de materiais e sistemas construtivos mais eficientes; ii) através da reciclagem de materiais.

39 A indústria da construção apresenta-se como uma das melhores alternativas para o consumo de materiais recicláveis, pois a atividade de construção é realizada em qualquer região, o que já reduz custos, como o de transporte. Além disso, os materiais necessários para produção da grande maioria dos componentes de uma edificação não necessitam grande sofisticação técnica. No entanto, de maneira geral, as pesquisas de reciclagem de resíduos se limitam a aspectos do desenvolvimento técnico do material e, atualmente, com maior frequência, à análise dos impactos ambientais do processo. Entretanto, a ênfase em viabilidade do mercado é um compromisso com a eficácia da pesquisa, pois os benefícios sociais de um processo de pesquisa somente vão se realizar na sua totalidade se o novo produto gerar empregos, reduzir o volume de aterros, consumir resíduos, e não recursos naturais, e evitar a contaminação do ambiente ou o comprometimento com a saúde da população (Angulo, et al. 2010). Atualmente, as lajes nervuradas de concreto são frequentemente produzidas utilizando como material de enchimento as tavelas cerâmicas. Existem algumas alternativas convencionais às tavelas cerâmicas, como blocos de poliestireno expandido, fôrmas plásticas, etc, porém com custos superiores aos elementos mais utilizados, conforme pode ser observado na Figura 14 (SILVA e SILVA, 2010). Inúmeras pesquisas estão sendo realizadas com objetivo de aumentar a eficiência de lajes através da utilização de concretos ou compósitos mais leves (Keller et al., 2007; Schaumann et al. 2008). Para isso são frequentemente utilizados agregados leves, tais como: resíduos industriais leves (Rebeizet al., 1993), materiais poliméricos de maneira geral (Ogi et al. 2005; Kitsutaka e Uchida, 2012), borrachas recicladas a partir de pneus, principalmente pela sua disponibilidade (Sukontasukkul, 2009;Milaneze Bührs, 2009; Pelisser et al. 2011), e argila expandida. 39

40 40 Figura 14 - Custo por metro quadrado de lajes nervuradas Fonte: (SILVA e SILVA, 2010). Contudo, existem, em nível nacional, raras pesquisas sobre a reciclagem de PET - como material de enchimento - para fabricação de lajes de concreto nervuradas e pré-fabricadas. Porém, estudos científicos utilizando as garrafas de PET (ou outro tipo de embalagem) como material de enchimento no lugar das tavelas cerâmicas, com função de fundo de fôrma, são praticamente inexistentes. Considerando o exposto, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de lajes pré-fabricadas, que tiveram seus elementos cerâmicos substituídos por embalagens descartáveis. Como o raio de alcance de um resíduo beneficiado é fundamental na análise de sua reutilização, foram inicialmente avaliados os materiais disponíveis em maior volume numa central de reciclagem, utilizando-se, como referência, a do município de Criciúma/Santa Catarina, com aproximadamente 200 mil habitantes. Assim, foram definidas as embalagens de PET, embalagens cartonadas (tipo tetra pak) e latas de alumínio como materiais de substituição e análise. Dessa forma foi avaliado nesta pesquisa o comportamento mecânico, a densidade e a viabilidade econômica de lajes pré-fabricadas de concreto, em escala real, utilizando esses materiais alternativos.

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